Caractérisation moléculaire des adénomes hépatocellulaires

Molecular characterization of hepatocellular adenomas

• Auteur / Autrice : Camilla Pilati
• Direction : Jessica Zucman-Rossi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie et oncologie
• Date : Soutenance le 08/10/2013
• Etablissement(s) : Paris 5
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie et biotechnologie (Paris ; 1997-2014)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Laurent-Puig
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jessica Zucman-Rossi, Pierre Laurent-Puig, Alex Duval, François Radvanyi, Paulette Bioulac-Sage, Olivier Bernard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alex Duval, François Radvanyi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancérogenèse

Carcinome hépatocellulaire

Tumeurs bénignes

Mots clés libres

Adénome hépatocellulaire

JAK/STAT

Gp130

STAT3

GNAS

FRK

JAK1

CTNNB1

TERT

Transformation maligne

Carcinome hépatocellulaire

Hepatocellular adenoma

JAK/STAT

Gp130

STAT3

GNAS

FRK

JAK1

CTNNB1

TERT

Malignant transformation

Hepatocellular carcinoma

Résumé

Les adénomes hépatocellulaires (AHC) sont des tumeurs bénignes rares qui se développent le plus souvent chez la femme jeune suite à la prise de contraceptifs oraux. Les complications principales sont l’hémorragie et plus rarement, la transformation maligne en carcinome hépatocellulaire (CHC). Des travaux récents ont permis d’identifier 3 groupes moléculaires principales d’AHC qui se définissent par (1) l’inactivation du facteur de transcription HNF1A (H-HCA), (2) l'activation de la voie Wnt/ß-caténine (bHCA) ou (3) la présence d’infiltrats inflammatoires (IHCA).Afin d’identifier les voies de tumorigenèse associées au développement d’AHC inflammatoires (IHCA), une analyse transcriptomique comparant des IHCA à des foies non tumoraux a été réalisée au laboratoire, ce qui a permis d’identifier dans ce groupe tumoral une activation de la voie IL-6/JAK/STAT3. Nous avons recherché de nouvelles altérations géniques et nous avons caractérisé le mécanisme d'activation de la voie IL-6/JAK/STAT dans les IHCA. Les conséquences fonctionnelles sur la voie STAT3 des différents mutants ont été analysées par une modélisation de leur expression dans des lignées hépatocellulaires. Par ailleurs, nous avons réalisé des études génomiques intégrées (analyse CGH-SNP, méthylome et séquençage exome) sur une large série de 250 AHC avec pour objectif d’affiner la classification moléculaire des AHC, d’identifier de nouveaux gènes altérés dans ces tumeurs et d’élucider les mécanismes de transformation maligne des AHC en CHC.Dans le groupe des IHCA, ces analyses nous ont permis d’identifier de nombreux oncogènes activés par mutation somatique ; de plus, trois de ces gènes n’avaient jamais été décrits comme étant mutés dans des tumeurs humaines. Nous avons identifié des mutations activatrices du récepteur à l’IL-6, gp130 dans 60% des IHCA. Nous avons aussi retrouvé des mutations de FRK, une src-like kinase, dans 10% des IHCA, du facteur de transcription STAT3 dans 5% des IHCA, du gène GNAS dans 5% des cas, et de la tyrosine kinase JAK1 dans 1% des cas. Toutes les mutations identifiées étaient somatiques, monoalléliques et mutuellement exclusives. Nous avons pu montrer, dans des systèmes de lignées cellulaires hépatocellulaires, que l'expression des formes mutées de ces gènes est capable d’activer la voie IL-6/STAT3 en absence du ligand IL-6, contrairement aux protéines sauvages. Nous avons identifié des inhibiteurs pharmacologiques qui permettent d’inhiber de façon spécifique ces mutants et qui pourraient être utilisés en clinique pour le traitement des IHCA.Grâce à une technique de CGH-SNP, nous avons identifié des événements récurrents de pertes et gains de chromosomes associés aux groupes moléculaires d’AHC. De façon similaire, l’étude de la méthylation dans les AHC a permis de mettre en évidence un pattern spécifique à chaque sous groupe. Nous avons montré que l’instabilité chromosomique augmente progressivement dans les lésions borderline et dans les CHC développés sur AHC comparés aux AHC classiques. Le séquençage exome de 5 transformations malignes de AHC en CHC a identifié un nombre plus important de mutations dans les AHC qui ont transformé comparé aux AHC classiques ; ce nombre est significativement augmenté dans la partie CHC des tumeurs. La comparaison de la partie bénigne et maligne des tumeurs a mis en évidence l'activation de ß-caténine comme un évènement précoce dans le processus de transformation et a révélé la présence de mutations somatiques fréquentes dans le promoteur de la télomèrase (TERT), identifiées principalement dans la partie maligne des tumeurs.En conclusion, cette étude a permis d’identifier des mécanismes distincts conduisant à l'activation de STAT3 dans les IHCA, renforçant le rôle de la voie JAK-STAT3 dans la tumorigenèse bénigne hépatocellulaire ainsi que le lien entre Src kinases et inflammation. Ces travaux ont permis d’affiner la classification moléculaire des AHC avec des corrélations étroites...

Hepatocellular adenomas (HCA) are rare benign tumors that develop most often in young women after taking oral contraception. The main complications are hemorrhage and rarely, malignant transformation to hepatocellular carcinoma (HCC). Recent work in the laboratory identified three main HCA molecular groups that are defined by (1) inactivation of the transcription factor HNF1A (H-HCA), (2) activation of the Wnt/ß-catenin pathway (bHCA) or (3) the presence of inflammatory infiltrates (IHCA).To identify tumorigenesis pathways associated with the development of inflammatory HCA (IHCA), a transcriptome analysis comparing IHCA to non-tumor liver was performed in the laboratory, leading to the identification of an activation of the IL-6/JAK/STAT3 pathway in these tumors. We sought new gene alterations and we characterized the activation mechanism of the IL-6/JAK/STAT pathway in IHCA. The functional consequences of the different mutants on the STAT3 pathway were analyzed by modeling their expression in hepatocellular cell lines. In addition, we performed integrated genomic studies (CGH-SNP analysis, methylome and exome sequencing) on a wide range of 250 HCA with the aim to refine the molecular classification of HCA, to identify new genes altered in these tumors and to elucidate the mechanisms of malignant transformation of HCA to HCC.In the group of the IHCA, we identified many oncogenes activated by somatic mutation; in addition, three of these genes were never been described as mutated in human tumors. We identified activating mutations in the IL-6 receptor gp130 in 60% of IHCA. We also found mutations in FRK, a src-like kinase, in 10% of IHCA, of the transcription factor STAT3 in 5% of IHCA, of the GNAS gene in 5% of cases, and of the tyrosine kinase JAK1 in 1% of the cases. All identified mutations were somatic and monoallelic and were mutually exclusive. We have shown in hepatocellular cell lines that the expression of mutated forms of these genes is able to activate the IL-6/STAT3 pathway in the absence of the IL-6 ligand, in contrast to wild-type proteins. We have identified pharmacological inhibitors that specifically inhibit the mutants and that could be used for the clinical treatment of IHCA.Using a CGH-SNP technique, we identified recurrent chromosomes gains and losses associated with the HCA molecular groups. Similarly, the study of methylation in HCA highlighted a specific pattern in each subgroup. We showed that chromosomal instability increases gradually in borderline lesions and in HCC developed on HCA compared to classical HCA. Exome sequencing of 5 malignant transformation of HCA to HCC identified a large number of mutations in the transformed HCA compared to classical HCA; and this number is significantly increased in HCC tumors counterpart. Comparison of benign and malignant tumors highlighted the activation of ß-catenin as an early event in the transformation process and revealed frequent somatic mutations in the promoter of the telomerase gene (TERT), identified mainly in the malignant part of tumors.In conclusion, this study has led to the identification of distinct mechanisms leading to the activation of STAT3 in IHCA, strengthening the role of the JAK-STAT3 pathway in benign hepatocellular tumorigenesis and the relationship between Src kinases and inflammation. This work helped to refine the molecular classification of HCA with tight correlations between genotype and phenotype, and led to advances in the identification of major genetic determinants involved in the process of malignant transformation.